CN117342082A - 刀具、填充机和填充及密封包装的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于切穿包装材料管状体以形成单个包装的刀具(100)。刀具(100)包括：附接部分(111，112)，其用于将刀具(100)连接到切割单元，使得可在切割方向(C)上将刀具(100)从缩回位置移动到切割位置并返回到缩回位置。刀具(100)具有切割边缘(102)，其在横向于切割方向(C)的方向(T)上延伸；并具有在切割方向(C)上所见延伸超出切割边缘(102)的突起(131)，并包括被配置为当刀具(100)在切穿管状体后没有移动到缩回位置(P1)时与传感器单元(160)交互的交互表面(133)。
Description
技术领域
本发明涉及包装技术。更具体地说，它涉及一种用于切穿包装材料的刀具、一种包括这种刀具的填充机以及一种用于填充和密封包装的方法。
背景技术
卷筒进给式填充机，也被称为包装机，在液体食品包装领域是众所周知的。这种机器的一个例子是A3机器，其接收一卷基于纸箱的包装材料，并通过管道接收液体食品。该机器操作以创建单个包装，该包装由包装材料制造并填充有液体食品。
简而言之，像这样的机器将包装材料从卷轴上展开。在经过消毒后，例如通过使用过氧化氢消毒后，包装材料被连续形成管子。在竖直位置进给管子的同时，管子的上端通过从上面延伸到管子内部的产品填充管道填充有食品，例如牛奶。通过在管子的下端连续并横向密封和切割管子，以不同寻常的速度形成填充有食品的包装。
多年来，卷筒进给式填充机使用各种刀具来切割管子，以形成单个包装。刀具通常安装到切割单元，该单元将刀具朝向管子移动并穿过管子，从而切断其下端。为了实现这一目标，切割单元具有安装在管子各个侧面的密封夹爪和压力夹爪。在一些配置中，夹爪可被称为切割夹爪和反向夹爪。切割夹爪和/或反向夹爪则都可以进行密封，即作为密封夹爪使用。夹爪以与管子相同的速度沿管子移动。夹爪可朝彼此移动，以通过将管子的内表面压向彼此来“夹住”管子，从而将管子的最下部密封住。密封夹爪具有两个加热元件，它们用来通过部分熔化包装材料的被“夹住”的表面使得材料在密封处连接，在管子中形成两处密封。刀具从加热元件之间的位置移出并在两处密封之间穿过管子，从而将单个包装从管子的最下部分离出来。此后，刀具缩回到密封夹爪中并且两个夹爪从管子上移开。
夹爪沿着与管子平行的轨道移动并最终再次执行相同的操作以从管子中创建出另一个包装。多对密封夹爪和压力夹爪沿轨道移动以执行该操作，从而不断地从管子中创建出填充有产品的单个包装。
为了创建可靠的密封，重要的是，加热元件要按照预期合理加热包装材料。同样重要的是，每把刀具只在准确的位置处切开密封之间的所有包装材料，而且一旦完成切割，刀具就会移回其缩回位置。
尽管今天使用的刀具成功地切开了包装材料的管子以创建单个包装，但仍有改进的余地，特别是在涉及到可靠地确保刀具只在预定的位置切开管子时如此。
进一步的现有技术在专利文件WO2015/028198A1中描述。
发明内容
本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个上述限制。特别是，本发明的一个目的是提供一种刀具，其便于确保包装材料的管状体仅在所需的位置被切割。
为了解决这些问题，根据第一方面，提供了一种用于切穿包装材料管状体以从包装材料形成单个包装的刀具。该刀具包括附接部分，其用于将刀具连接到切割单元，使得刀具可以沿与刀具的切割方向平行的方向从缩回位置移动到切割位置并返回到缩回位置。刀具的切割边缘在横向于切割方向的方向上延伸，并且被配置为在刀具从缩回位置向管状体移动到切割位置时切穿管状体。刀具还有突起，如在切割方向上所见，该突起延伸超过切割边缘。该突起包括交互表面，该表面被配置为当刀具在切穿管状体后没有移动到缩回位置时与传感器单元交互。
刀具的优点在于，突起使传感器单元能够检测到刀具在切穿管状体后没有合理缩回的情况。错误缩回的发生可能有很多原因，例如，如果切割单元发生故障则如此。缩回不当的其他原因可能是刀具的附接部分断裂，从而导致刀具相对于切割单元异位，这反过来又导致刀具的错误缩回。刀具的错误缩回可导致管状体出现不希望有的孔或损坏，例如在切割单元在刀具移动以切穿管状体之前将刀具与管状体平行移动的配置中。因此，该刀具的优势在于，可使得对管状体的损害较小。这意味着减少了有缺陷的单个包装的数量。
根据第二方面，提供了一种用于填充和密封包装的填充机。该填充机包括纵向密封单元，其被布置为从包装材料卷材中形成管状体；产品填充管道，其被布置为将食品填充到管状体中；以及切割单元，其上附接有刀具，该切割单元被布置为横向密封和切割管状体以形成填充有食品的单个包装。切割单元通过以下实现这一点：对管状体进行热密封，并在与刀具的切割方向平行的方向上将刀具从缩回位置移动到切割位置并返回到缩回位置。填充机具有传感器单元，其被配置为在刀具没有从切割位置移回缩回位置时与刀具的突起交互。附接到切割单元的刀具是根据第一方面的刀具，包含该刀具的任何实施方案。
根据第三方面，提供了一种用于填充和密封包装的方法。该方法包括从包装材料卷材中形成管状体，将食品填充到管状体中，并横向密封和切割管状体以形成填充有食品的单个包装。切割包括用根据第一方面的刀具切割管状体。
填充机和方法可以使用根据第一方面的刀具的任何实施方案。它们具有与该刀具所提供的相同的优点。
根据第四方面，提供了一种用于附接到根据第二方面的填充机的刀具，其中附接的刀具是根据第一方面的刀具。根据第五方面，提供了一种用于根据第三方面的方法的刀具，其中该刀具是根据第一方面的刀具。
本发明的其他目标、特征、方面和优点将从以下详细描述以及附图中显现出来。
附图说明
现在将参照附图，以举例的方式描述本发明的实施方案，其中：
图1是填充机的示意图，
图2是切割单元的切割夹爪和反向夹爪的示意图，
图3是切割单元的侧视图，
图4是图3中切割单元的放大剖面图，其显示了带有与传感器单元交互的刀具的切割夹爪，
图5是图3中切割单元中使用的切割夹爪和反向夹爪的前视图，
图6是图5中夹爪的放大剖面A，其显示了与切割夹爪连接的刀具的突起，
图7是图5中的切割夹爪的前视图，其显示刀具处于缩回位置，
图8是图5中切割夹爪的前视图，其显示刀具处于切割位置，
图9是可与切割单元连接以切穿包装材料的管状体的刀具的俯视图，
图10是图9中刀具的放大剖面图，其显示了用于与传感器单元交互的突起，
图11是图9中刀具的透视图，以及
图12是用于填充和密封包装的方法的流程图。
具体实施方式
参照图1，示出了用于填充和密封包装203的填充机300。包装材料200的卷材201是以包装材料条带的形式提供的，该条带卷绕在包装材料卷轴上。包装材料200具有基于纸箱或纤维的支撑层，以及在支撑层的至少一侧上具有聚合物层或另一适于热密封的层。
在纵向密封单元302中，卷材201被形成为管状体202，也称为管子。通过引导卷材201同时连续提供纵向密封(即把卷材201的两个纵向边缘附接在一起)，连续形成管状体202。通过在竖直方向上形成管子202，可通过产品填充管道301用食品350填充管子。管子引导单元306可以将管子202从纵向密封单元302引导到切割单元310。
进一步参考图2，切割单元310具有切割夹爪311，也称为加热夹爪或密封夹爪；以及压力夹爪312，它们被安装在管子202的竖直行进路径的相应侧面。夹爪311、312可朝向彼此移动，使得它们将管子202的内表面压向彼此，从而密封住管子202。切割夹爪311具有两个加热元件313、314，它们用于在管子202中形成两处密封204、205。这可以通过在管子202被密封住的位置(即其被夹爪311、312压在一起的位置)处部分熔化包装材料200的至少一个内表面来完成。刀具100从加热元件313、314之间的位置315(通常形成为狭槽)移出。刀具100在与刀具100的切割方向C平行的方向上从缩回位置移动到切割位置。当刀具100处于切割位置时，刀具100的边缘位于压力夹爪312的凹槽316中。这时，刀具已经切穿管子202。这把管子202的下部与管子202的其他部分分开。分离后的下部则形成了单个包装203。在密封和切割之后，刀具100移回到加热元件313、314之间的缩回位置，使得它再次位于狭槽315中。同时，夹爪311、312彼此移开。
加热元件313、314不一定布置在与刀具100相同的夹爪上。在这种情况下，保持加热元件313、314的夹爪可以称为加热夹爪。当切穿管子202时刀具100伸入的凹槽则位于加热元件之间的加热夹爪中。保持刀具100的夹爪一般可称为切割夹爪。切割夹爪可以有也可以没有加热元件。与切割夹爪相对的夹爪一般可称为反向夹爪。反向夹爪可以有也可以没有加热元件。
进一步参考图3，夹爪311、312，这里体现为保持刀具100的切割夹爪311和保持加热元件313、314的加热夹爪312，沿着各自的轨道317、318移动。轨道317、318具有与管子202平行的各自的部分，以与管子202相同的速度移动，并使夹爪311、312返回到管子202，以便可以再次进行相同的密封和切割操作以从管子202创建出另一个包装。多对密封夹爪和压力夹爪沿轨道317、318移动以执行该操作，从而不断地从管子202中创建出填充有产品的单个包装。
参照图5和图6(其中图6放大显示了图5的剖面A)，示出了一个实施方案，其中刀具100位于切割夹爪311中并且加热元件313、314位于反向夹爪中，该反向夹爪在这里形成了加热夹爪312。刀具100的主要部分隐藏在盖子322后面。在图示的实施方案中，盖子322具有最前面的盖子部分323(也见图8)和最后面的盖子部分324(见图7)，它们布置在刀具100的相应侧面上。两个加热元件313、314中的一个加热元件313通过附接装置，这里以螺栓325为例，连接到加热夹爪312。另一个加热元件314以类似的方式连接到加热夹爪312上，在图5和图6中位于图示的加热元件313的后面。
进一步参考图7，示出了刀具100处于缩回位置P1时的切割夹爪311。在这种情况下，如在刀具100的切割方向C上所见，刀具100的切割边缘102的任何部分都没有延伸超出切割夹爪311的盖子322。在图7中，为了图示的目的，最前面的盖子部分323已经被移除，从而可以看到最后面的盖子部分324。当刀具100处于缩回位置P1时，它可以缩回，从而使切割边缘102的任何部分都不延伸超出切割夹爪311的最外表面320，如在刀具100的切割方向C所见。
进一步参考图8，示出了在刀具100处于切割位置P2时的切割夹爪311。在这种情况下，如在刀具100的切割方向C所见，刀具100的整个切割边缘102延伸超出切割夹爪311的盖子322。当刀具100处于切割位置P2时，如在刀具100的切割方向C所见，刀具100的切割边缘102可以延伸超出切割夹爪311的最外表面320。
进一步参考图9至图11，刀具100具有用于将刀具100连接到切割单元310的附接部分111、112。切割单元310具有配合的附接部分，其可以包含延伸到刀具的附接部分111、112的销。切割单元310可以在与刀具100的切割方向C平行的方向D上将刀具从缩回位置P1移动到切割位置P2并且再回到缩回位置P1。刀具100具有切削边缘102，其在与切削方向C横向的方向T上延伸，并且当刀具100从缩回位置P1向管子202移动到切削位置P2时，允许刀具切穿管子202。
刀具100具有突起131，如在切割方向C上所见，该突起延伸超过切割边缘102。突起131具有交互表面133，其特意布置在刀具100上，以在刀具100切穿管状体202后没有移动到缩回位置P1时，允许突起131与传感器单元160交互(见图3和图4)。
如在横向于切割方向C的方向T上所见，突起131可以位于切割边缘102的外面。如在横向于切割方向C的方向T上所见，突起131可以位于刀具100的端面103处。如在横向于切割方向C的方向T上所见，端面103可以为刀具100的最外端面。为最外端面意味着该端面在横向于切割方向C的方向T上形成刀具100的端部边界，即，如在横向方向T上所见，刀具100的任何部分都没有延伸超过最外端面。
突起131可以形成刀具100的端面103的一部分。这可能意味着，突起131具有与刀具100的端面103一体的表面。
如在切割方向C上所见，突起131可以延伸超出切割边缘102至少1.5mm。如在切割方向C上所见，突起131可以延伸超出切割边缘102最多4.5mm。如在横向于切割方向C的方向T上所见，突起131可以有2.7至3.3mm的宽度。这些数字无论是单独还是组合，即使它们小得出奇，也显示出优势，因为突起131仍被允许与传感器单元160有效交互。
突起131可以是第一突起131。在这种情况下，刀具100可以具有第二突起132。第二突起132，如在切割方向C上所见，延伸超出切割边缘102，并且具有互动表面134，该互动表面被配置为当刀具100在切穿管状体202后没有移动到缩回位置P1时与传感器单元160互动。第一突起131和第二突起132可以，如在横向于切割方向C的方向T上所见，位于刀具100的相应端面103、104处。
应该注意的是，每个突起131、132的设计都具有可被传感器单元检测到这一特定目的。在一个实施方案中，除了可被传感器单元检测到之外，突起131的设计没有任何其他目的。同样的情况也适用于第二突起132。
附接部分111、112可包括在刀具100中形成的两个通孔111、112。如在横向于切割方向C的方向T上所见，每个通孔111、112可以完全位于第一突起131和第二突起132之间。这意味着通孔111、112的任何部分，如在横向方向T上所见，都不位于突起131、132的外面。
进一步详细地说，示例中的刀具100具有刀片101。切割边缘102形成在刀片101的第一细长端侧105上。刀片101包括脊部107，其位于刀片101的第二细长端侧106上，该第二细长端侧与其中形成有切割边缘102的第一细长端侧105相对。附接部分111、112可包括刀片101中的第一通孔111和刀片101中的第二通孔112。通孔111、112可以如横向于切割方向C的方向T所见，布置在刀片101的中心部分115的相对侧面上。脊部107可以具有第一脊部突起121，其如在切割方向C上所见与第一通孔111对齐。脊部可以具有第二脊部突起122，其如在切割方向C上所见与第二通孔112对齐。脊部107可以具有第三脊部突起123，其位于第一脊部突起121和第二脊部突起122之间。
图1所示的填充机300在填充和密封单个包装203时使用上述刀具100。填充机300使用纵向密封单元302，其用于从包装材料卷材200形成管状体202。填充机300使用产品填充管道301将食品350填充到管状体202中，并使用附接有刀具100的切割单元310对管状体202进行横向密封和切割，以形成填充有食品350的单个包装203。这是由切割单元310完成的，其热密封管状体202，并在与刀具100的切割方向C平行的方向D上将刀具100从缩回位置P1移动到切割位置P2并再回到缩回位置P1。填充机300包括传感器单元160，其被布置为在刀具100没有从切割位置P2移缩回回位置P1时与刀具100上的突起131交互。
参照图4，传感器单元160具有杠杆161，其具有交互表面162，该交互表面被配置为当刀具100在切穿管状体202后没有缩回到缩回位置P1时与刀具100的突起131的交互表面133交互。当切割夹爪311沿其轨道317(在图3和4中为顺时针方向)移动时，杠杆161在刀具100行进移动的方向上是可枢转的。杠杆161被定位成当切割夹爪311经过传感器单元160的位置时，如果突起131延伸到切割夹爪311之外，杠杆就会被突起131击中。然后，杠杆161围绕枢轴163旋转或被抬起。当这种情况发生时，由铁磁材料制成的杠杆161与传感器单元160中的磁性开关164失去接触。开关164被布置为在发生这种情况时产生信号，从而有效地允许检测到刀具是否没有正确地缩回其切割夹爪311中。为了图示的目的，图3中切割单元310中的所有刀具都被显示为没有正确缩回。当刀具100具有两个突起时，传感器单元160可以具有第二杠杆和第二磁性开关。基本上，当传感器单元160应能检测到刀具上的两个突起时，与只检测到一个突起相比传感器单元160的元件只是进行了重复。
参照图12，示出了用于填充和密封包装203的方法400。方法400包括从包装材料200的卷材形成410管状体202。此后，方法400包括将食品350填充420到管状体202中，并横向密封430和切割440管状体202以形成填充有食品350的单个包装203。密封430和切割440可以同时进行。方法400可以例如由图1中所示的填充机300执行。切割440可包括用上述刀具100切割管状体202。
刀具100优选由金属制成。传感器单元160可以是任何传感器单元，其当刀具100在切穿管状体202后没有移动到缩回位置P1时能够检测到刀具100上的突起131(即与其交互)。因此，可使用激光传感器或其他光学传感器装置。
包装材料200、包含切割单元310的填充机300本身可以根据本领域内已知的原理来实现和操作。然而，对于这种机器必须使用本文所述的刀具和传感器单元。另外，将刀具从缩回位置P1移动到切割位置P2并返回到缩回位置P1可以用本领域内目前使用的技术完成。
从上面的描述可以看出，尽管已经描述和显示了本发明的各种实施方案，但本发明并不局限于此，而是可以在以下权利要求书所定义的主题范围内以其他方式体现出来。
Claims (15)
1.用于切穿包装材料(200)的管状体(202)以从所述包装材料(200)形成单个包装(203)的刀具(100)，所述刀具(100)包括：
附接部分(111，112)，其用于将所述刀具(100)连接到切割单元(310)，使得能够在与所述刀具(100)的切割方向(C)平行的方向(D)上将所述刀具(100)从缩回位置(P1)移动到切割位置(P2)并返回到所述缩回位置(P1)，
切割边缘(102)，其在横向于所述切割方向(C)的方向(T)上延伸并且被配置为当所述刀具(100)从所述缩回位置(P1)向所述管状体(202)移动到所述切割位置(P2)时，切穿所述管状体(202)，
其中所述刀具(100)包括突起(131)，所述突起(131)：
-如在所述切割方向(C)上所见，延伸超出所述切割边缘(102)，并且
-包括交互表面(133)，所述交互表面(133)被配置为当所述刀具(100)在切穿所述管状体(202)后没有移动到所述缩回位置(P1)时，与传感器单元(160)交互。
2.根据权利要求1所述的刀具(100)，其中如在横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述突起(131)位于所述切割边缘(102)之外。
3.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其中如在横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述突起(131)位于所述刀具(100)的端面(103)。
4.根据权利要求3所述的刀具(100)，其中如在横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述端面(103)是所述刀具(100)的最外端面。
5.根据权利要求3或4所述的刀具(100)，其中所述突起(131)形成所述刀具(100)的所述端面(103)的一部分。
6.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其中如在所述切割方向(C)上所见，所述突起(131)延伸超出所述切割边缘(102)至少1.5mm。
7.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其中如在所述切割方向(C)上所见，所述突起(131)延伸超出所述切割边缘(102)最多4.5mm。
8.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其中如在横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述突起(131)具有2.7至3.3mm的宽度。
9.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其中所述突起(131)是第一突起(131)，所述刀具包括第二突起(132)，所述第二突起(132)：
-如在所述切割方向(C)上所见，延伸超出所述切割边缘(102)，并且
-包括交互表面(134)，所述交互表面(134)被配置为当所述刀具(200)在切穿所述管状体(202)后没有移动到所述缩回位置(P1)时，与所述传感器单元(160)交互。
10.根据权利要求11所述的刀具(100)，其中如在横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述第一突起(131)和第二突起(132)位于所述刀具(100)的相应端面(103，104)处。
11.根据权利要求9或10所述的刀具(100)，其中
所述附接部分(111，112)包括在所述刀具(100)上形成的两个通孔(111，112)，并且
如从横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述通孔(111，112)中的每一个完全位于所述第一突起(131)和所述第二突起(132)之间。
12.根据前述任一权利要求所述的刀具(100)，其包括刀片(101)，其中
所述切割边缘(102)形成在所述刀片(101)的第一细长端侧(105)上，
所述刀片(101)包括脊部(107)，所述脊部(107)位于所述刀片(101)的第二细长端侧(106)上，所述第二细长端侧(106)与其中形成有所述切割边缘(102)的所述第一细长端侧(105)相对，
所述附接部分(111，112)包括所述刀片(101)中的第一通孔(111)和所述刀片(101)中的第二通孔(112)，如从横向于所述切割方向(C)的所述方向(T)上所见，所述通孔(111，112)被布置在所述刀片(101)的中心部分(115)的相对侧上，并且
所述脊部(107)包括：
-第一脊部突起(121)，其如在所述切割方向(C)上所见与所述第一通孔(111)对齐，
-第二脊部突起(122)，其如在所述切割方向(C)上所见与所述第二通孔(112)对齐，以及
-第三脊部突起(123)，其位于所述第一脊部突起(121)和所述第二脊部突起(122)之间。
13.一种用于填充和密封单个包装(203)的填充机(300)，所述填充机(300)包括：
纵向密封单元(302)，其被布置为从包装材料(200)的卷材形成管状体(202)，
产品填充管道(301)，其被布置为将食品(350)填充到所述管状体(202)中，以及
其上附接有刀具(100)的切割单元(310)，所述切割单元(310)被布置为横向密封和切割所述管状体(202)以通过以下方式形成填充有所述食品(350)的单个包装(203)：
-热密封所述管状体(202)，以及
-在与所述刀具(200)的切割方向(C)平行的方向(D)上将所述刀具(100)从缩回位置(P1)移动到切割位置(P2)并返回到所述缩回位置(P1)，以及
传感器单元(160)，其被配置为在所述刀具(100)没有从所述切割位置(P2)移回所述缩回位置(P1)时与所述刀具(100)的突起(131)交互，其中
附接到所述切割单元(310)的所述刀具(100)是根据前述任一权利要求所述的刀具。
14.根据权利要求13所述的填充机，其中所述传感器单元(160)包括杠杆(161)，所述杠杆(161)具有交互表面(162)，所述交互表面(162)被配置为当所述刀具(200)在切穿所述管状体(202)后没有缩回到所述缩回位置(P1)时，与所述刀具(100)的所述突起(131)的所述交互表面(133)交互。
15.一种用于填充和密封包装(203)的方法(400)，所述方法包括：
从包装材料(200)的卷材形成(410)管状体(202)，
将食品(350)填充(420)到所述管状体(202)中，以及
横向密封(430)和切割(440)所述管状体(202)以形成填充有所述食品(350)的单个包装(203)，其中所述切割(440)包括根据权利要求1-12中任一项所述的刀具(200)切割所述管状体(202)。
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